Высшие спирты

Синтез изобутилового масла

Все вышеописанные процессы каталитического гидрирования оксида углерода полностью или по крайней мере частично относятся к области синтеза Фишера — Тропша. Разбираемый далее синтез изобутилового масла [16, 17], называемый так по главному продукту (помимо метанола), во многом иной. Преимущественное применение подщелоченных катализаторов, используемых для синтез; метанола (смесь невосстановленных оксидов цинка и хрома с добавкой 1% масс, щелочи), рабочих давлений 32 МПа и температур 425°С свидетельствует (это   подтверждается   публикациями и патентами) о том, что в основе процесса лежат  рабочие условия синтеза метанола.

Промышленный процесс осуществляли по схеме, аналогичной используе­мой при синтезе метанола: в реакторах с 9—12 адиабатическими слоями ста­ционарного катализатора при 25—32 МПа. В начале пробега поддерживали температуру 420 °С и объемную скорость подачи свежего газа 15 000 ч-1, в конце пробега эти величины составляли 470 °С и 6000 ч-1. Коэффициент ре­циркуляции равен 5 -- 12. Чтобы повысить выход высших спиртов, в реактор впрыскивали метанол в количестве до 50% от образующегося продукта. Произ­водительность катализатора составляла 0,25—0,3 т жидкого сырого продукта на 1 м3 катализатора в час.

Как и в случае рассмотренных выше процессов, хороший отвод реакционного тепла имеет решающее значение. Он достигается без применения посторонних охлаждающих агентов — исключительно за счет высоких объемных скоростей циркулирующего газа. Допол­нительно регулировать температуру можно за счет того, что в определенные зоны реактора (преимущественно это полочный шахтный аппарат со стационарным слоем катализатора) вводят холодный свежий газ. В связи с высокой чувствительностью цинк-оксидных катализаторов к сере необходимо очищать газ от серы (до содержания < 1 мг S на 1 м3).

Катализатор готовят, таблетируя смесь порошкообразных ок­сидов цинка и хрома и гидроксида калия с добавлением небольшо­го количества графита в качестве смазки для пресс-формы. Про­мышленный катализатор имел состав: 60—62% (масс.) ZnO, 33— 37% (масс.) Сг2О3, 1% (масс.) К2О, 1% (масс.) графит.

Ниже приведен усредненный состав продуктов, получаемых на промышленной установке (% масс):

Олефины   

1

(1-2)

Диметиловый эфир

2—3

(2-6)

Метанол

50

(48-55)

Этанол   

1

(1-2)

Пропанол

2

(1,5—2)

Изобутанол

11-14

(10—14)

Спирты

 

 

С5  

1-3

(1-3)

С67

2-3

(2,5-3)

> С8

2

(2,5-3)

Вода

До 100

(20-26)

Цифры в скобках учитывают изменение состава сырого продукта в ходе пробега.

После отделения главного компонента реакционной смеси — метанола— дальнейшее разделение продукта сопряжено с рядом трудностей, так как кроме указанных выше алифатических кисло­родсодержащих соединений в смеси присутствуют в небольших Количествах и многие другие вещества. В общем случае лишь пропанол, изобутанол и этанол выделяют в достаточно чистом виде. Остальное в виде широких фракций используют для различных технических нужд.

* После выделения фракции изоамилового спирта из остатка с т. кип. > 140°С отбирали спиртовые фракции 132—146, 138—175 и 176—200 °С. Все эти фракции подвергали ка­талитической гидроочистке и ректификации. Товарные фракции спиртов служили сырьем для производства растворителей, пла­стификаторов и синтетических масел; их также использовали как растворители, флотореагенты и т. д..

Для объяснения механизма синтеза изобутилового масла предложено не­сколько схем, в которых постулируются как образование промежуточных про­дуктов, так и реакции наращивания (конденсации). Обе стадии существенно отличаются от аналогичных стадий при синтезе Фишера — Тропша, см. [16, 17]; обобщенные представления см. [57, 58].

Синтез изобутилового масла многие годы осуществляли в промышленном масштабе (например, на заводах в Лейна и Оппау) для получения разнообраз­ных алифатических кислородсодержащих соединений в чистом виде или в виде смесей, используемых для различных технических целей. Процесс был первым и до сих пор остается единственным промышленным процессом прямого синтеза высших алифатических спиртов из СО и Н2. Последовавшее после 1945 г. быстрое развитие оксосинтеза привело к тому, что примерно после 1952 г. син­тез изобутанола был прекращен. [В СССР промышленный синтез изобутанола был прекращен в 1964 г].